湖南石油化工职业技术学院-毕业设计方案(刘磊)(2)

碎计量好的矿粉，控制酸矿比1.70～1.75，使矿粉与硫酸充分混合，通入蒸汽直接加温到140℃～160℃，使酸解反应顺利进行。为了提高酸解率，成熟时间一般控制在2～3小时。5、酸解成熟后的固相物，加入水或稀钛液，在压缩空气搅拌下，使多孔状固相物溶解，得到硫酸氧钛溶液。溶液的最终浓度一般应含TiO2 210～230g/l，溶液比重约为1.55～1.57为了调节浸出液的F值（有效酸与总钛含量的比值），并节约浓硫酸，浸取时常添加废硫酸。根据酸解固体产物的不同，浸取时间一般为4～5小时。 6、 还原 本项目采用高钛渣代替了原来的钛铁矿，因高钛渣已经在熔炼时除去了铁，所以参加酸解反应铁较少，该项目工艺上也就省了“还原”这道工序。 7、 沉降 沉降的目的是把钛液中不溶性杂质，特别是胶体除去。工业生产中常使用高分子絮凝剂改性聚丙烯酰胺作沉降剂。改性聚丙烯酰胺的加入量是每立方钛液加300～500ml（浓度为1%），沉降时控制钛液比重1.55～1.57，温度60±5℃。 经沉降得到的清液经压滤除去微量杂质颗粒后抽去下工段进行水解，下面部分的残渣还含有一定量的钛液，用压滤机过滤，滤液回收给酸解做浸取水用，残渣（干基含TiO26～10%）去固废堆场，也可回用部分。8、钛液的浓缩 为了制得具有优越颜料性能的钛白粉，要求水解后得到的水合二氧化钛的颗粒细而均匀。实践证明，要将钛液的浓度提高到二氧化钛含量在190g/l以上时，才能生产出具有优越颜料性能的钛白粉。为此，一般生产钛白粉必须先将钛液浓缩，提高其浓度，使之符合钛白粉生产的要求。因本项目中原料高钛渣品位高，酸解出来的钛液浓度基本都在210～230g/l，已经满足了工艺需要，因此不用进行钛液浓缩，可取消该工序。 9、 水解 水解的目的是为了制取符合一定的组成和粒子大小的水合二氧化钛（俗称偏钛酸）。这种水合二氧化钛沉淀实际上是一些凝聚体，其结构比较复杂，而且因水解条件的不同而各有所差异，可用通式TiO2·xSO3·yH2O来表示。 国内钛白粉生产一般采用晶种法间接蒸汽加压水解。其水解反应式如下： TiOSO4 + 2H2 O TiO(OH)2 + H2SO4 水解的基本过程包括形成结晶中心，晶核的成长与沉淀的形成，偏钛酸粒子凝聚沉淀和溶液组成的改变。 晶种的制备是一个酸碱中和反应。制备方法是取一定量的钛液，在搅拌下逐渐加入碱溶液中和至一定的酸度，然后加温熟化，使胶粒微晶化，可以不溶于稀酸中，并提高其“活性”，冷却至室温即可。10、 水洗 硫酸钛溶液解得到的水合二氧化钛浆料含有大量游离硫酸及少量硫酸亚铁等杂质，这些杂质离子含量的高低直接影响二氧化钛成品的色相（白度）。水洗的目的是除去偏钛酸所吸附的母液中的铁、硫酸及其它可溶性杂质，得到纯净的偏钛酸。水洗的基本原理是利用硫酸及可溶性杂质离子的可溶性与水合二氧化钛的水不溶性而分离，因此水洗工序能大致洗净可溶性杂质。 本项目采用压滤机水洗工艺。压滤水洗出来的28%废硫酸部分回用，其余部分给本公司硫酸锰车间生产硫酸锰用或销售，废水采用石灰中和法处理。 11、漂白 经过水洗的偏钛酸中还存在有铁、铜、铬、钒等杂质。在生产涂料用钛白粉时，这些杂质将严重影响钛白粉的白度。在硫酸法钛白粉生产中，影响钛白粉白度的主要杂质是铁。而且铁杂质经高温煅烧后生成的三氧化二铁具有同钛白相同的晶型结构，往往以同晶混合物混入在钛白里，从而影响钛白粉的白度和纯度。一般经过水洗的偏钛酸中的Fe2O3含量都小于0.007%，而当偏钛酸中Fe2O3含量达到0.009%时开始影响锐钛型钛白粉的白度，已经使钛白粉呈现黄色。漂白就是先将固体氢氧化高铁转化为可溶性的硫酸盐，然后用化学活泼性强的金属或金属离子将其还原为低价硫酸盐，最终通过水洗进一步除去，同时除去一部分钒、铬等有害杂质。 偏钛酸的漂白方法主要有锌漂、三价钛漂和电漂三种。目前普遍采用三价钛漂。三价钛漂就是用三价钛离子作还原剂的漂白方法，其工艺过程包括三价钛液的制备、酸溶和还原。 三价钛液可由洗净的偏钛酸经酸溶、还原而制得，也可直接由水解前的硫酸钛液还原制得。但无论用哪种方法制得，都必须保证三价钛液的稳定性并滤去三价钛液中的固体杂质，以确保漂白的质量。 酸溶就是在钛酸浆料里加入一定量的硫酸，并加热使氢氧化高铁溶解在硫酸中生成硫酸高铁。 12、二次水洗 根据水洗可以除去可溶性杂质的原理，用砂滤水或无离子水洗涤还原后的偏钛酸，以进一步降低铁的含量和除去部分钒铬等有害杂质。 四、材料要求与技术规范 《中国化工机械设备购销大全》编辑委员会.中国化工机械设备大全[M].成都科技大学出版社，1993 郭鲁生.化工设备的选择与工艺设计[M].长沙：中南工业大学出版社，1994 陈生宗主编.化工设计[M]. 北京：化学工业出版社，2001 濮存恬.精细化工过程及设备[M]. 北京：化学工业出版社，1996 倪进芳.化工过程设计[M] . 北京：化学工业出版社，1999 贺匡国.化工容器及设备简明设计手册. 北京：化学工业出版社，2002